ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТЕЛЕФОНУ
І ТЕЛЕФОННОГО ЗВ'ЯЗКУ
ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТЕЛЕФОНУ
Поряд з удосконаленням дротяного телеграфу в останній чверті XIX століття з'явився телефон. На початку 60 - х років XIX століття І.Ф. Рейс сконструював телефонний апарат, який однак не отримав практичного застосування. Подальша розробка телефону пов'язана з іменами американських винахідників І. Грея (1835 - 1901) і А.Г. Белла (1847 - 1922). Беручи участь в конкурсі з практичного розв'язання проблеми ущільнення телеграфних ланцюгів, вони виявили ефект телефонування. 14 лютого 1876 обидва американця зробили заявку на практично застосовувати телефонні апарати. Оскільки заявка Грея була зроблена на 2 години пізніше, патент був виданий Беллу, а збуджений Греєм процес проти Белла був ним програно. Кількома місяцями пізніше Белл продемонстрував розроблений ним електромагнітний телефон, який виконував роль передавача і приймача. Апаратом зацікавилися ділові кола, які й допомогли винахідникові заснувати "Телефонну компанію Белла". Згодом вона перетворилася на могутній концерн.
У 1878 р. Д.Е. Юз доповів Лондонському королівському суспільству, членом якого він був, про відкриття ним мікрофонного ефекту. Досліджуючи погані електричні контакти, Юз виявив, що коливання поганого контакту прослуховуються в телефоні. Випробувавши контакти, виготовлені з різних матеріалів, він переконався, що ефект з найбільшою силою проявляється при застосуванні контактів з пресованого вугілля. Грунтуючись на цих результатах, Юз в 1877 сконструював телефонний передавач, названий їм мікрофоном. "Компанія Белла" використовувала новий винахід Юза, так як ця деталь, отсутствовшая в перших апаратах Белла, усувала основний їх недолік - обмеженість радіусу дії.
Над удосконаленням телефону працювали багато винахідники (В. Сіменс, Адер, Говер, Штекер, Дольбір та ін.) Незабаром Едісон сконструював інший тип телефонного апарату (1878). Вперше ввівши в схему телефонного апарату індукційну котушку і застосувавши вугільний мікрофон з пресованої лампової сажі, Едісон забезпечив передачу звуку на значну відстань.
Відкриття Белла знаменувало початок ери телефонії. А термін "Телефонія" має досить широке значення, що охоплює всі науково - технічні аспекти телефонного зв'язку.
Після 1876 р. Телефони зв'язок став самим масовим видом зв'язку, як за кількістю абонентів-користувачів, так і за обсягами інформації, переданої по мережах. Така значимість телефонного зв'язку пояснюється тим, що вона краще за інших технічних засобів забезпечує ефект особистого контакту: телефонне повідомлення одночасно передає смислову інформацію (текст), індивідуальні ознаки говорить і емоційне забарвлення повідомлення. Наближення до безпосереднього спілкування стало ще більш значним з появою відеотелефона.
За минулі 125 років телефонія пройшла шлях від запропонованого Беллом найпростішого електромагнітного телефону, що дозволяв вести розмову в напівдуплексному режимі з абонентом у сусідньому приміщенні, до глобальних мереж телефонного зв'язку наших днів.
Незабаром після винаходу Белла стало ясно, що сам по собі телефонний апарат без засобів, що забезпечують встановлення різних сполук "на вимогу" не знайде широкого застосування. Вже в 1878 р. була введена в експлуатацію перша телефонна станція, що обслуговує абонентів у зоні невеликого міста Нью-Хейвен (США). Далі, у міру створення інших зон телефонного зв'язку, виникла необхідність з'єднання між абонентами окремих зон. Так народилася концепція багаторівневої ієрархічної структури мережі телефонного зв'язку.
Телефонні мережі, незалежно від масштабів і складності, складаються з елементів, які можна об'єднати в три групи:
абонентські термінали (зазвичай - телефонні апарати);
лінії зв'язку (абонентські та з'єднувальні лінії);
центри комутації чи телефонні станції.
РЕВОЛЮЦІЯ В телефонії
Другий період розвитку телефонії, що почався в 70-і роки XX століття, вніс до неї радикальні зміни.
Основою телефонії стали нові технології:
електронна технологія дозволила перевести всі апаратні засоби телефонії на електронну елементну і технологічну базу;
цифрова технологія на основі подання різних видів інформації в єдиній цифровій формі інтегрувала обслуговування різних видів зв'язку, а також об'єднала системи передачі та комутації;
комп'ютерна технологія, застосування якої призвело не тільки у використанні комп'ютерів у ролі пристроїв керування АТС, а й у створенні комп'ютерних терміналів, дозволила абонентові одержувати послуги різних видів зв'язку за допомогою єдиного терміналу.
Комп'ютеризація телефонії, звана комп'ютерно-телефонної інтеграцією (Computer Telephone Integration - CTI), дозволяє поєднувати різні мережі, системами передачі, комутації, управління та термінальні пристрої.
Говорячи про другий період в історії телефонії, слід відзначити не тільки радикальний характер змін, що відбуваються, а й високий їх темп, особливо зрослий протягом останніх десятиліть. З'явилися системи і мережі з інтеграцією послуг (ISDN - Integrated Services Digital Network). Успішно розвиваються такі додатки телефонії, як мобільні мережі зв'язку, а також мережі бездротового абонентського доступу. Напрямок комп'ютерно-телефонної інтеграції призвело до створення єдиних програмно-апаратних платформ із зосередженням всіх функцій в одній системі - інтелектуальному сервері мережі. Відзначається зростання мультимедійних додатків (передача відеоконференцій тощо).
Нарешті, розвивається технологія IР-телефонії, що забезпечує передачу мови по мережах пакетної комутації.
У таблиці в хронологічному порядку зібрані етапні події з історії телефонії, хоча цей перелік не претендує на повноту; занадто багато відкриттів і звершень в історії телефонії. Звернемо увагу на іншу особливість наведених фактів - на великі розриви між датами народження ідей, винаходів, розробок і часом їх реалізації. Таке запізнювання характерно для систем телефонії - систем масового користування, зміна яких пов'язана з необхідністю заміни великої кількості обладнання, часто продовжує справно функціонувати.
На закінчення відзначимо, що зі зміною змісту телефонії (нові технології, придбання нових властивостей і можливостей у наданні послуг) змінюється ставлення до неї користувачів. У наші дні визнано, що будь-яку справу неможливо вести без якісного зв'язку, тому користувачі вимагають надання їм широкого кола послуг. І конкурентоспроможність будь-якої системи телефонії зараз визначається ступенем задоволення цієї вимоги.
З впровадженням в телефонію нових технологій змінюється її зміст, але не змінюється її роль у спілкуванні між людьми. Тому телефонії належить відзначити ще не один ювілей.
РОЗВИТОК Телефонна станція
Перша телефонна станція була побудована в 1877 р. в США за проектом угорського інженера Т. Пушкаша (1845 - 1893), в 1879 р. телефонна станція була споруджена в Парижі, а в 1881 р. - в Берліні, Петербурзі, Москві, Одесі, Ризі та Варшаві. Для подальшого розвитку телефонних мереж мала велике значення запропонована П. М. Голубіцким (1845 - 1911) в 1885 р. схема телефонної станції з електроживленням від центральної батареї, розташованої на самій станції. Ця система харчування телефонних апаратів дозволяла створити центральні телефонні станції з десятками тисяч абонентських точок. У 1882 р. П. М. Голубицький винайшов високочутливий телефон і сконструював настільний телефонний апарат з важелем для автоматичного перемикання схеми за допомогою зміни положення телефонної трубки. Цей принцип зберігся у всіх сучасних апаратах. У 1883 р. ним же було сконструйовано мікрофон з вугільним порошком.
У 1887 р. російський винахідник К. А. Мосціцького створив "самодіючий центральний комутатор" - попередника автоматичних телефонних станцій (АТС). Він не уявляв собою АТС у сучасному розумінні, так як комутація з'єднань на станції хоча і виконувалася без телефоністки, проте управлялася самими абонентами. У 1889 р. американський винахідник А. Г. Строунджер отримав патент на автоматичну телефонну станцію
Винахід в 1889 р. братами Строуджер декадно-крокового шукача створило технологічну основу для створення АТС декадношаговой системи (АТС ДШ), що стали в 40-50-х роках основним типом АТС у світі. Завдяки простоті і невибагливість в обслуговуванні електромеханічні АТС декадно-крокової системи (станції типу АТС-47, АТС-54) знаходяться в експлуатації і в наші дні, хоча випуск їх і припинений.
Хронологічно останньою і найбільш досконалою системою серед електромеханічних АТС стала АТС координатної системи (АТСК) з централізованим релейним пристроєм управління і високопродуктивним пристроєм комутації, виконаному на багаторазових координатних з'єднувачах (МКС). Ідея МКС була запропонована ще в 1914 році, перша ж АТСК була пущена в 1926 р. у Швеції, там же в 40-х роках фірма Ericsson почала серійний випуск сімейства АТСК. У 50-х і 60-х роках XX століття в промислово розвинених країнах система АТСК зайняла лідируюче положення. У Радянському Союзі випускалися системи АТСК, АТСК-У для міських телефонних мереж; міжміські станції АМТС-2 і АМТС-3, а також ряд малих і середніх АТС типів К-100/2000; К-40/80; К-50/200 . Станції АТСК та їх модифікації обслуговують більшу частину мережі телефонного зв'язку України наших днів. Слід зазначити, що робляться спроби модернізації експлуатованих АТСК: електромеханічні релейні пристрої керування (блоки маркерів і регістрів) замінюються електронними аналогами, впроваджуються електронні схеми в комплекти абонентського та лінійного інтерфейсів і т.п. Ці заходи покращують деякі параметри АТСК.
АТС квазіелектронне системи (АТСКЕ) - хронологічно остання система АТС для аналогових мереж зв'язку. Розробка АТСКЕ почалася в 50-і роки XX століття, а в 1964 р. перша АТСКЕ (США, станція Е881) була введена в дослідну експлуатацію. При створенні АТСКЕ використовувалися новітні для тих років технології. Так, схеми комутації (комутаційні поля) зібрані з комутаційних матриць на герконах і феррідах. Мініатюрність і швидкодія таких матриць (у порівнянні з релейними з'єднувачами МКС) пояснює термін "квазіелектронні". Але основне і принципова відмінність системи АТСКЕ від попередньої системи АТСК полягало в тому, що завдання управління в АТСКЕ став виконувати спеціалізований комп'ютер.
Застосування комп'ютера в ролі центрального пристрою управління перетворило телефонну станцію в "АТС з управлінням у записаній програмі" або "АТС з програмним управлінням". Останній термін стислий, зрозумілий і загальновживаний, хоча і недостатньо коректний, оскільки будь-яка телефонна станція виконує програму обслуговування викликів.
Необхідно підкреслити, що в попередніх системах АТС (декадно-крокових і координатних) їх пристрої керування (УУ) були автоматами з "вмонтованою" (жорсткої) логікою, іншими словами, автоматами, що виконують лише ту програму, яка була закладена в них при виготовленні. Сказане стосується як до електромеханічних, так і до електронних УУ, якими обладналися модифікації пізніх АТСК.
АТС з програмним керуванням (АТС ПУ), на відміну від попередніх систем АТС, придбали цілий ряд надзвичайно важливих властивостей. По-перше, - це збільшення пропускної здатності АТС за рахунок більшої продуктивності комп'ютера, а також зменшення габаритів і спрощення периферійних функціональних вузлів АТС завдяки заміні численних інтерфейсів між функціональними вузлами АТС єдиним інтерфейсом "комп'ютер - функціональні вузли".
По-друге (в порядку, але не по значимості), - це придбання важливих властивостей та можливостей:
забезпечення надійності АТС за рахунок організації тестування і глибокого контролю, виявлення і виправлення помилок. При цьому в АТС ПУ скорочуються витрати на потреби технічного забезпечення та експлуатації;
розширення номенклатури додаткових видів обслуговування (ДВО), надання абонентам нових економічних послуг;
гнучка тарифікація;
виконання комплексу завдань динамічного керування телефонною мережею; забезпечення адміністративного управління.
Одночасно з застосуванням методів програмного керування почався бурхливий процес електронізації апаратних засобів телефонного зв'язку. Її основні елементи (термінали, пристрої передачі і телефонні станції) переводилися на нову електронну елементну і технологічну базу. Цей процес почався в ході створення АТС квазіелектронне системи з електронним пристроєм управління. У наступному поколінні АТС - АТС електронної системи (АТСЕ) - процес електронізації завершився повністю.
Крім очевидних переваг (технологічність виробництва, масогабаритні показники тощо) електронізація телефонії створила технологічні умови для цифровізації останньої.
Спочатку перехід від аналогових мереж і систем телефонного зв'язку до цифрових переслідував досягнення технічних переваг: використання нових цифрових технологій, спрощення систем сигналізації та способів группообразования (ущільнення) у лініях зв'язку, поліпшення регенерації сигналів і збільшення дальності зв'язку і ін Надалі одночасний вплив на традиційну телефонію таких потужних технологічних факторів, як електронізація, цифровізація та комп'ютеризація (привніс у телефонію засоби програмного управління) призвели до революційних змін сучасної телефонії.
До 70-х років XX століття розвиток телефонії носило еволюційний характер: мережі телефонного зв'язку залишалися аналоговими і призначалися для доставки мовної інформації за заданою адресою (телефонним номером). Звичайно, крім точної адресації інформації до мережі телефонного зв'язку пред'являлися вимоги за якістю передачі мови (достатня гучність, розбірливість та натуральність мови в місці прийому) та ймовірнісно-часовими характеристиками доставки (норми затримок і втрат інформації). Еволюційні зміни системи телефонного зв'язку мали характер кількісного збільшення ємності та пропускної здатності мереж і поліпшення показників якості обслуговування. Також зауважимо, що на цьому етапі інші види зв'язку (телеграфний, документальна та факсимільний, передача даних) обслуговувалися спеціалізованими мережами і лише частково вдавалися до послуг мереж телефонного зв'язку внаслідок високого ступеня їх поширення.
РОЗВИТОК МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ
Протягом усієї своєї історії людство випробовувало гостру необхідність в засобах швидкої передачі інформації на великі відстані. На зорі цивілізації для цього використовувалися різні примітивні способи - сигнальні багаття, барабани, поштові голуби і т. д. З розвитком науки ці технології все більш удосконалювалися - винахід електрики з часом дозволив сполучати проводами між собою віддалені на велику відстань об'єкти і практично вмить обмінюватися між ними досить пристойними об'ємами інформації. Це було дуже великим досягненням, але місце розташування абонентів було строго фіксоване, що іноді створювало великі незручності.
Першим кроком до появи мобільних засобів зв'язку було відкриття в 1888 році німецьким фізиком Генріхом Герцом електромагнітних радіохвиль і знаходження способу їх виявлення. Трохи пізніше російський вчений Олександр Степанович Попов, спираючись на результати досліджень Г. Герца, створює прилад для реєстрації електричних коливань - перший примітивний радіоприймач.
Початок був покладений і в 1901 році італієць Гульєльмо Марконі встановив радіо-приемопередающее пристрій на борт парового автомобіля і провів першу наземну мобільний зв'язок. При цьому була можливість передавати тільки дані (точка-тире), але не голос. Однак говорити про справжню мобільності було ще рано, розміри пристрою були просто величезними, про що свідчить хоча б той факт, що перед тим як автомобіль починав рух, необхідно було опустити високу циліндрову антену в горизонтальне положення.
Але технології не стоять на місці, і в 1921 році в США з'явилася диспетчерська служба телеграфного рухомого зв'язку. Спочатку такі радіосистеми розташовувалися тільки на автомобілях поліції і використовуючи азбуку Морзе викликали патрулі для того щоб ті зв'язалися з поліцейською ділянкою за допомогою дротяного телефону. Тобто це була система однонаправленої дії і її сміливо можна назвати прообразом сучасної пейджингового зв'язку.
У 1934 році Конгрес США створює Федеральну Комісію Зв'язку (ФКС), яка крім регулювання проводового телефонного бізнесу, також управляла і радіодіапазонів. Комісія вирішувала, хто і які частоти отримуватиме. Найвищий пріоритет отримали рятувальні служби, державні агентства і інші служби, які, на думку ФКС, допомагали найбільшому числу людей. Слідом за ними йшли компанії надають послуги транспортування вантажів, таксі і їм подібні. Частот для використання приватними особами взагалі не виділялося до закінчення Другої Світової Війни.
Обмежена кількість частот, і як наслідок, невелика кількість клієнтів, було однією з причин затримки розвитку радіотелефонного зв'язку. Виробники телефонних систем не бачили достатньої економічної вигоди в переході до бездротових технологій.
Але як вже було сказано вище, ФКС з часом все ж виділила частоти для використання приватними особами і 17 червня 1946 року в Сент Луїсі, США, лідер телефонного бізнесу компанія AT & T і Southwestern Bell запускають першу радіотелефонний мережу для приватних клієнтів. Апаратура була дуже громіздкою і призначалася лише для установки в автомобілі - тягати на собі 40 кілограмовий телефон (без урахування ваги джерела живлення!) Було просто неможливо. Але, незважаючи на це, популярність мобільного зв'язку стала стрімко зростати. Але тут виникла ще одна, більш серйозна, ніж велика вага апаратури, проблема - обмеженість частотного ресурсу. Радіотелефони, з близькими по частоті каналами, починали викликати взаємні перешкоди, і необхідно було мінімум 100 кілометрів між двома радіосистемами, щоб стало можливим використовувати частоту знову.
У 1947 році відбуваються дві події, що мають величезне значення для подальшого розвитку радіотелефонного зв'язку. У липні У. Шоклі, У. Браттайн і Дж. Бардін - співробітники Bell Laboratories, винаходять транзистор. Це в подальшому дозволило помітно зменшити вагу і розміри мобільних телефонних апаратів.
Трохи пізніше Д. Ринг, співробітник все тієї ж Bell Laboratories, на внутрішньому меморандумі висуває ідею стільникового принципу організації мереж мобільного зв'язку. Ця схема вирішувала проблему конфлікту близьких по частотах каналів і дозволяла повторно їх використовувати.
Розробкою систем стільникового зв'язку стали займатися відразу декілька виробників радіотехніки, але пройшло більше 20 років, перш ніж з'явилися перші подібні мережі.
І ось в 1973 році в Нью-Йорку, на вершині 50 поверхового будинку Alliance Capital Building, компанією Motorola, була змонтована перша в світі базова станція стільникового зв'язку. Вона могла обслуговувати не більше 30 абонентів і з'єднувати їх з наземними лініями зв'язку. Перший стільниковий телефон одержав назву Dina-TAC, його вага становила 1,15 кілограма, розміри - 22,5 х12, 5х3, 75 сантиметри.
Вранці, 3 квітня цього ж року, віце-президент Motorola Мартін Купер, взявши Dina-TAC в руки, вийшов на вулицю і зробив перший в світі дзвінок по стільниковому телефону. І подзвонив він не кому іншому, як начальнику дослідного відділу Bell Laboratories. Як розповідав згодом сам Купер, він вимовив наступні слова: «Уяви собі, Джоел, що я дзвоню тобі з першого в світі стільникового телефону. Він у мене в руках, а я йду по нью-йоркській вулиці ».
Таким чином, днем народження стільникового телефону, та й усієї стільникового зв'язку можна вважати 3 квітня 1973. Але, незважаючи на те, що основні розробки велися в США, перша комерційна мережа стільникового зв'язку була запущена в травні 1978 року в Бахрейні. Дві стільники з 20 каналами в діапазоні 400 МГц обслуговували 250 абонентів.
Трохи пізніше стільниковий зв'язок почала свою ходу по всьому світу. Все більше і більше країн розуміли вигоду і зручності, які вона може принести. Проте використання свого власного частотного діапазону в кожній країні, з часом призвело до того, що власник стільникового телефону приїжджаючи до іншої держави не міг ним користуватися. Крім цього, всі існуючі на той момент системи були аналоговим, що не дозволяло забезпечувати конфіденційність розмови навіть на самому примітивному рівні. Їх прийнято називати системами першого покоління. І в результаті для вирішення всіх цих проблем у 1982 році Європейська Конференція Адміністрацій Пошт і Електрозв'язку (СЕРТ) об'єднує 26 країн, прийняла рішення про створення спеціальної групи Groupe Special Mobile. Її метою була розробка єдиного європейського стандарту цифрового стільникового зв'язку. Було прийнято рішення використовувати діапазон 900 МГц, а потім, з огляду на перспективи розвитку стільникового зв'язку в Європі і в усьому світі, було прийнято рішення виділити для нового стандарту і діапазон 1800 Мгц. Новий стандарт отримав назва GSM - Global System for Mobile Communications. GSM 1800 МГц також носить назву DCS-1800 (Digital Cellular System 1800). Першою державою, що запустив мережу GSM, є Фінляндія, комерційна мережа такого типу була там відкрита в 1992 році. У наступному році у Великобританії запрацювала перша мережа DCS-1800 One-2-One. З цього моменту починається глобальне поширення стандарту GSM по всьому світу.
Якщо ж мережі першого покоління дозволяли передавати тільки голос, то в другому поколінні систем стільникового зв'язку, яким є і GSM, дозволяють надавати й інші неголосові послуги. Найбільш відомою і популярною послугою, швидше за все, є передача коротких текстових повідомлень - SMS (Short Message Service). Це двонаправлений сервіс, який дозволяє передавати текстове повідомлення з одного стільникового телефону GSM на інший, і є покращеним аналогом пейджингового зв'язку, тому що немає необхідності зв'язуватися з операторської службою, для того щоб відправити повідомлення іншому абоненту.
Усі також здатний приймати дзвінки та SMS-повідомлення. На даний момент сучасні моделі телефонів представлені на ринку, при здійсненні розмови припиняють GPRS-з'єднання, яке автоматично поновлюється після закінчення розмови. Такі апарати класифікуються, як GPRS-термінал класу В. Планується виробництво терміналів класу А, які будуть дозволяти одночасно завантажувати дані і вести розмову зі співрозмовником. Також існують спеціальні пристрої, які призначені тільки для передачі даних, і їх називають GPRS-модемами чи терміналами класу С.
Теоретично GPRS здатний передавати дані зі швидкістю 115 кілобіт за секунду, але на даний момент більшість операторів зв'язку надають канал, який дозволяє розвивати швидкість до 48 кілобіт на секунду. Це пов'язано в першу чергу з обладнанням самих операторів і як наслідок, відсутністю на ринку стільникових телефонів що підтримують більш високі швидкості.
З появою GPRS знову згадали і про WAP-протоколі, так як тепер, за допомогою нової технології, доступ до невеликих за обсягом WAP-сторінок стає у багато разів дешевше, ніж за часів CSD і HSCSD. Більш того, багато операторів зв'язку за невелику щомісячну абонентську плату надають необмежений доступ до WAP-ресурсів.
Неголосові послуги стають все більш затребуваними, відбувається злиття стільникового телефону, комп'ютера та мережі Інтернет. Розробники і оператори пропонують нам все більше і більше додаткових послуг.
Саме для вирішення цих запитів і призначені, досить недавно створені мережі третього покоління 3G, у яких передача даних домінує над голосовими послугами.
3G це не стандарт зв'язку, а загальна назва всіх високошвидкісних мереж стільникового зв'язку, що виростуть і вже виростають з нині існуючих. Величезні швидкості передачі даних дозволяють передавати прямо на телефон високоякісне відеозображення, здійснювати постійне з'єднання з Інтернет і локальними мережами. Застосування нових, удосконалених, систем захисту дозволяє вже сьогодні використовувати телефон для проведення різних фінансових операцій - мобільний телефон цілком здатний замінити кредитну картку.
Цілком природно, що мережі третього покоління не стануть фінальним етапом розвитку стільникового зв'язку - як говоритися, прогрес невблаганний. Нині проходить інтеграція різних видів зв'язку (стільникового, супутникового, телевізійної і т. д.), поява гібридних пристроїв, що включають в себе стільниковий телефон, КПК, відеокамеру, безумовно, призведе до появи мереж 4G, 5G. І про те, чим закінчиться це еволюційний розвиток, сьогодні навряд чи зможуть розповісти навіть письменники-фантасти.